伤口愈合是一个动态且复杂的过程，细菌的反复感染、过量的活性氧、炎症细胞因子的存在以及过量的伤口渗出液都会延缓伤口愈合。因此，开发能够调节多种因素、促进伤口愈合的多功能新型伤口敷料具有重要意义。

近日，广东工业大学生物医药学院汤亚东课题组和广东省科学院生物与医学工程研究所高博韬团队报导了一种集抗菌和抗炎特性、药物控释和单向水输送能力于一体的Janus结构静电纺丝纳米纤维敷料，相关研究成果以“Phase Change Material-Embedded Multifunctional Janus Nanofiber Dressing with Directional Moisture Transport, Controlled Release of Anti-Inflammatory Drugs, and Synergistic Antibacterial Properties”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

图1  (a) Janus复合纳米纤维膜制备示意图；(b) Janus复合纳米纤维膜具有抗菌、控释、抗炎、定向运水等多种功能。

该研究通过聚多巴胺的表面功能化，将ε-聚赖氨酸以共价结合的方式负载在聚己内酯电纺纳米纤维表面，制备Janus膜中的亲水层膜(PCL@PDA-ε-PL)。再利用同轴静电纺丝技术在亲水膜PCL@PDA-ε-PL上，以疏水聚偏氟乙烯(PVDF)和相变材料月桂酸(LA)为壳层、抗炎布洛芬(IBU)为芯层纺制第二层疏水核壳结构纳米纤维膜，从而实现了一种具有抗菌、抗炎、药物控释以及单向导湿功能的多功能Janus复合纳米纤维膜（图1）。

图2  同轴纳米纤维的SEM形貌、直径分布及TEM图像。

TEM、红外光谱和XRD均证实了疏水层纤维核-壳结构的成功实现。同时，Janus复合纳米纤维膜也表现出良好的光热稳定性。在近红外激光照射后，由于PDA的光热效应，使得Janus复合纳米纤维膜的温度升高，从而导致LA发生相变融化，从而达到控制芯层抗炎药物释放的效果。此外，光热效应导致的升温也可同时达到光热抗菌的效果。

图3  (a)同轴纳米纤维膜在ATR模式下和原料(PVP、PVDF、LA和IBU)在透射模式下的FTIR光谱；(b)同轴纳米纤维膜及原料(PVP、PVDF、LA)的XRD谱图；(c)同轴纳米纤维和纯LA的DSC热像图；(d) Janus复合纳米纤维膜的应力-应变曲线。

之后，作者对Janus复合纳米纤维膜中IBU的温度响应释放行为的进行研究，结果显示近红外辐照后IBU释放呈爆发性释放，而关闭激光后IBU释放较小，证明了Janus复合纳米纤维膜内的IBU释放可以通过近红外光响应进行控制，LA可以作为光热响应的看门人来控制IBU从Janus复合纳米纤维膜中的释放。此外，该纳米纤维敷料也被证实具有良好的生物相容性和体外抗炎活性。由于该复合膜所具有的Janus两面亲疏水性不同的特质，该Janus复合纳米纤维膜也被证实具有一定的单向导湿性能，有利于伤口渗出液从疏水侧向亲水侧的输送，对于有大量渗出液的伤口具有很好的应用前景。

图4 Janus复合纳米纤维膜的光热响应及稳定性。

图5  Janus复合纳米纤维膜的光热协同抑菌活性。

图6  Janus复合纳米纤维膜在光热响应下的IBU控释行为。

图7  Janus复合纳米纤维膜的细胞相容性和体外抗炎活性。

图8  Janus复合纳米纤维膜的单向导湿性能。

图9  Janus复合纳米纤维膜的体内伤口愈合效果。

图10  不同敷料处理后第3、7、14天再生皮肤组织的H&E染色切片结果。

图11  不同敷料处理后第14天的再生皮肤组织马氏染色切片和CD31染色切片结果。

最后，该研究构建了小鼠全层皮肤切除模型，对Janus复合纳米纤维敷料进行了体内功效评价。组织学分析发现，30 %-Janus-With NIR组创面皮肤组织有血管新生，毛囊增多，无明显炎症反应，并且其表皮厚度最薄，接近正常皮肤组织，同时该组的胶原沉积也较多，胶原纤维排列更为规则，伤口愈合程度高于其他组。体内实验结果进一步证实了所开发的Janus复合纳米纤维膜具有良好的促进伤口愈合效果，且近红外光的照射后光热协同抑菌效应和光热响应对于抗炎药物的控释有助于伤口愈合能力的进一步增强。

作者在本研究中证实了所制备的多功能集成型Janus复合纳米纤维膜在促进创面愈合中的效果，其在活性伤口敷料领域具有良好的应用前景，该研究也为静电纺丝纳米纤维在伤口敷料中的应用提供了新的研究参考。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c11903